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原材料被称为工业的“粮食”，2012年到2021年，我国原材料工业增加值从6.9万亿元增加到10.7万亿元，年均增长4.5%，占GDP比重保持在10%左右。钢、铜、铝、甲醇、尿素、水泥、平板玻璃等主要产品产量连续多年保持世界第一。
能源、汽车、物流、制造和建筑行业发生的转型，加上不断发展的工业4.0创新，推动了对新材料的需求。
材料行业趋势包括可持续性、轻量化、3D 打印和表面工程解决方案，以及智能材料、纳米配方和具有增强特性的先进复合材料的开发。此外，人工智能 （AI）、机器学习 （ML） 和数据管理实践的广泛采用激励科学家更快地探索和开发新材料。这将先进材料的上市时间从几十年缩短到几年。
1. 可持续材料
在使用和生产材料的过程中产生的大量废物迫使政府起草各种环境法规。几乎所有行业在从材料生命周期的角度重新安排其内部流程时都面临着挑战。建筑、汽车、包装和制造行业的公司正在整合可持续材料，以降低碳足迹。最终，这些努力旨在减轻地球上的废物负担。可持续材料还为循环系统提供了推动力，并允许实施循环经济。
Spectalite 生产生物复合材料
印度初创公司Spectalite打算协助汽车，物流，包装，酒店和消费品行业实现其可持续发展目标。这家初创公司基于农业废弃物和可再生资源生产可生物降解和可回收的化合物。其产品有助于保护天然矿床和森林，同时确保现有制造工艺的可扩展性和适应性。
eCO2Blocks开发可持续建筑材料
葡萄牙初创公司eCO2Blocks应用循环经济原则来制造可持续建筑材料。这家初创公司的负碳路面块通过实施具有成本效益的制造工艺不含任何水泥。此外，eCO2Blocks利用工业废物，非饮用水和二氧化碳吸收技术，而不会转移自然资源。
2. 响应式和智能材料
为了符合某些工业用例的要求，目前正在开发的新型材料具有特定于应用的特性。材料科学的进步使智能材料具有可编程特性，这些特性对外部因素的刺激做出反应或响应。新兴初创公司设计具有不同品质的材料和产品，从热致变色、电致变色和光致变色到压电、形状记忆、自我修复和相变属性等特征。
Memetis提供高性能执行器
德国初创公司Memetis基于形状记忆合金制造超紧凑的微型致动器。该创业公司在其材料中实现了记忆效果，该效果也维持极端变形，然后恢复到原始形状。即使在狭小或密集的安装空间中，该特性也支持执行器的性能。Memetis 为消费电子、电信、光学技术、移动性和工业 4.0 提供解决方案。
Sorex 传感器开发薄膜体声学谐振器 （FBAR） 技术
Sorex Sensors是一家总部位于英国的初创公司，使用薄膜压电材料在硅晶圆上开发高灵敏度微机电系统（MEMS）传感器。该创业公司利用FBAR技术产生压电效应，使其能够准确检测飞克级的温度和质量变化。这使得具有低功耗要求的小型设备能够响应外部激励。该解决方案的一些用例包括薄膜计量以及气体和颗粒物监测。
3. 纳米技术
纳米技术的进步表明，纳米级材料的特性与其块状材料的特性不同。纳米纤维、纳米管、同素异形体、量子点（QD）和其他纳米材料的增殖使几乎无限的增值来源成为可能。这包括加强工业产品的性能，保留在原子水平上。通过利用纳米材料，现代公司确保了其竞争优势，特别是在电子，能源，移动和制造领域。
Nanolumi制造钙钛矿纳米晶体
新加坡初创公司Nanolumi打算通过其可靠和安全的钙钛矿纳米晶体克服电子显示器QD技术的弱点。这家初创公司结合了无镉来源、宽光谱覆盖范围、更纯净的色彩性能和大批量生产的适用性。Nanolumi的产品还打算取代传统的钙钛矿纳米晶体和量子点，用于优质电子产品。
BNNano提供增强型氮化硼纳米管
总部位于美国的初创公司BNNano生产具有超疏水性，高电绝缘性以及高热稳定性和机械稳定性特性的氮化硼纳米管。该初创公司提供其纳米材料，如粉末，母合金，色母粒和定制混合物。它适用于航空航天、汽车、国防和纺织行业以及辐射防护和热管理。
4. 增材制造
新兴的增材制造设施努力超越传统的热塑性塑料，应用具有更大灵活性、定制性和功能性的材料，同时产生更少的浪费。反过来，3D打印技术的进步刺激了金属，合金，陶瓷，纤维及其化合物的升级。它还鼓励出现全新的耐用聚合物长丝，这些长丝具有改进的导电性、熔化性和耐化学性等特性。
MAT3D提供复合聚合物材料
意大利初创公司MAT3D正在开发用于增材制造的新型聚合物材料，以提供增强的功能属性。这家初创公司的材料取代了用于金属3D打印的高性能塑料。其解决方案还包括各种具有增强电、磁、抗菌和热机械性能的树脂，适用于工业市场。
彩色3D材料制造3D打印聚氨酯
总部位于美国的初创公司Chromatic 3D Materials生产了一套用于3D打印的耐用高性能聚氨酯弹性体，这些弹性体同时具有适应性和弹性。该初创公司提供了高度的定制和与添加剂的兼容性，同时也确保了最终产品的质量。Chromatic 3D Materials的产品迎合了汽车，制造和消费品市场等。
5. 轻量化
从航空航天到移动，各行各业都在寻求创新方法来减轻多余重量，从而提供卓越的燃油效率和操控性。这推动了对铝、镁和钛等材料以及高强度塑料和碳纤维的研究。这些材料为行业提供了减少因较重部件而造成的环境和运营负担的选择。此外，材料行业的轻量化创新也提供了与同等产品相当的安全性和可靠性水平。
6. 材料信息学
如今，大公司采用数据驱动的材料方法，并通过信息学和计算技术原理以及ML和AI进行增强。这使他们能够以细致的方式排列和建模材料数据。除了优化从复杂材料数据中可靠地获得科学见解的能力外，信息学还加快了研发（R&D）的时间表，节省了时间和劳动力。
Kebotix提供自动驾驶材料发现实验室
总部位于美国的初创公司Kebotix为材料研究开发了一种自动驾驶实验室解决方案，以加速新材料的探索。这家初创公司利用大数据、基于人工智能的决策、专用机器人和方便的界面来简化科学家的周期。Kebotix对应对可持续性，公共卫生和危险工业物质方面的挑战特别感兴趣。
Matelligence实现基于AI的材料筛选
加拿大初创公司Matelligence为材料科学专家提供数据驱动的材料发现工具。其解决方案包括具有专利AI算法的计算技术，以减少所需的科学实验数量并加快筛选程序。Matellligence的平台主要针对清洁能源，电子和制造业等行业。
7. 先进复合材料
工业应用数量的迅速增加也导致了各种复合或混合材料的开发。为了追求提高性能和法规遵从性以及降低成本，新兴初创公司在树脂、纤维、基材、基质和饰面方面进行了创新，以构建定制复合材料。这些复合材料解决方案提供先进的用户特定应用，主要用于基础设施、能源、工业 4.0 和移动市场。
AMP工业提供用于螺旋桨的连续纤维复合材料
总部位于美国的初创公司AMP工业公司为无人机系统（UAS）制造先进的复合材料。这家初创公司利用单向连续纤维增强热塑性塑料（CFR-TP）来制造复合材料。它们具有高强度重量比和材料韧性，并支持高性能应用的可定制材料设计。
ARCEON创造耐高温复合材料（HTRC）
荷兰初创公司ARCEON为卫星，火箭和发动机零件创造了创新的耐高温复合材料。其产品可承受超过1000摄氏度的温度，保持低热膨胀系数，包含轻质材料，并增强机械坚固性和耐用性。
8. 石墨烯和2D材料
纳米技术的突破使材料科学公司能够配置2D或单层材料的途径。2D材料具有固有的导热性和机械强度，赋予工业应用增强的功能。然而，大多数2D材料，如锗烯、硅烯、锡烯和磷烯，仍在开发中，不包括石墨烯。作为第一种成功商业化的2D材料，石墨烯提高了拉伸强度、片内强度、表面耐久性、电子迁移率、柔韧性和耐热性。使用石墨烯的行业包括电子显示器、超级电容器、汽车、建筑涂料和塑料制造。
离子工业制造石墨烯材料
澳大利亚初创公司Ionic Industries渴望弥合石墨烯研究与开发其商业应用之间的差距。该创业公司融合了石墨烯和氧化石墨烯制造的专业知识和专利工艺。Ionic Industries专门从事用于水处理和纳滤以及储能的石墨烯添加剂。
Carbon Waters提供石墨烯分散体
法国初创公司Carbon Waters专注于各种市场的液体石墨烯应用。这家初创公司的石墨烯分散体为工业表面和机制提供阻隔涂层、润滑和防腐蚀性能。此外，该解决方案还改善了电子和半导体的热管理以及制造和消费设备的导电性。
9. 表面工程
工业表面暴露在持续的磨损、腐蚀、紫外线和其他有害因素中，需要具有更高耐用性的涂层。这对于保护汽车、工业、农业、船舶和制造业资产以及提高生产力至关重要。此外，工程创新提供了赋予表面疏水性和全疏性、自清洁和平滑特性的可能性。在 COVID-19 爆发后，表面工程师努力掌握抗菌剂，以便在工业和非工业场所提供更可靠的保护。
SolCold开发抗斯托克斯荧光技术
以色列初创公司SolCold开发了一种基于纳米过滤器和主动冷却涂料的表面改性解决方案。利用抗斯托克斯荧光技术，这家初创公司将来自太阳的热量和辐射转化为低成本的冷却系统。这家初创公司的技术在太阳能活动和传热之间建立了反向关系。该解决方案迎合了运输、建筑、农业和纺织行业的需求。
OPUS材料提供定制材料技术
总部位于英国的初创公司OPUS Materials为航空航天，移动，海洋和可再生能源行业设计创新的防污和自清洁涂料。该初创公司的解决方案改善了燃料消耗和气流，减少了腐蚀，并优化了材料效率。此外，OPUS材料允许通过设计创建涂层材料，并支持建立相应的供应链。
10. 物料管理 4.0
工业 4.0 正在推动其在物料管理、处理和加工方面的实践的实施。从自主采矿和先进的自动化制造到机器人操作和云计算，材料行业正在迅速数字化和互联。因此，新材料的开发与通过第四代工业技术的工业适应并行。
INTSITE促进采矿场地优化
以色列初创公司INTSITE打算通过一套人工智能增强的自动化解决方案来解决物料搬运和采矿效率低下的问题。这家初创公司优化了运动轨迹、机器对机器通信和机器视觉算法。此外，INTSITE的互联自主重型机械使现场所有者能够提高物料搬运生产率和组织效率。
Seriforge实现碳纤维的大规模定制
总部位于美国的初创公司Seriforge自动化碳纤维制造，以实现高批量生产率和快速周期时间。这家初创公司的专利缝合和净成形预成型程序允许碳纤维零件的可扩展制造。
发现所有材料技术与初创公司
工业突破通常与新材料开发齐头并进。材料科学的快速发展进一步加速了研究和实验，同时增强了材料的可持续性、轻量化、纳米分子和可编程质量。反过来，航空航天、汽车、制造、能源和包装领域材料趋势的早期采用者可以从新兴创新中获益。考虑到新材料在工业、商业和家用产品中的广泛应用，值得确定材料创新。
11.全息膜
全息膜实际上一种综合衍射图(hologram)技术的实际应用，它是国际上首次实现在无论光源是否充足的情况下，都能透过正面及背面两侧同时、多角度（即360°）直接观看影像的，具有划时代专利技术的投影膜。全息膜因其可提供空中动态显示，清晰显像的同时，能让观众透过投影膜看见背后景物，又能与互动软件组合，产生三位立体互动影像，是观者产生身临其境，玩转空间的感觉，具有高清晰、耐强光、超轻薄、抗老化等无可比拟的众多优势，而成为未来最具有发展前景的材料之一。
全息膜因其可提供空中动态显示，清晰显像的同时，能让观众透过投影膜看见背后景物，又能与互动软件组合，产生三位立体互动影像，是观者产生身临其境，玩转空间的感觉，具有高清晰、耐强光、超轻薄、抗老化等无可比拟的众多优势。而成为未来最具有发展前景的材料之一。
那么，在未来势必会有更多的科研人家，聚焦在全息膜上的研究。结合当下的材料发展趋势，预测未来全息膜的发展趋势主要包括以下两方面：第一、分子级别的纳米光学组件将是发展趋势，即由全像彩色滤光板结晶体（HCFC）为核心材料，融合纳米技术，材料光、光学、高分子等多学科成果生产而成。第二、轻薄内部蕴含先进的精密光学结构，以达致高清晰、高亮度的完美显像。成像效果卓越画面晶莹剔透，材料简约纤薄传播设计深蕴。
用于电子器件、光学薄膜。可以说，全息膜这项技术很多国家都在研制，毫不夸张的说它包含了未来，谁最先掌握并使用这项技术，谁就最先走入未来的先进技术行列。
12.超固体
超固体其实对应的是超流体，指的是一种具备超流特性的固体，也就是集“超流体+固体”特性于一身的物质。简单来说就是超固体既有晶体态中原子规则排布的特征又可以像超流体一样无摩擦流动。在极低温下超固体晶体中的空隙能够集中在一起到处流动，如果在超固体一侧的空隙中放上固体，那么固体会随着这些空隙一起在超固体中随意穿梭，甚至直接穿梭就如穿墙术那样自由穿梭。
这种新物质态只能存在于极低温且超高真空条件下，这意味着至少目前我们还无法将其应用普遍化。不过更深入的理解理解这种明显矛盾的物质状态可以帮助我们更好地理解超流和超导的性质，从而极大促进超导磁体，超导传感器以及能量传输等行业的发展。
而在未来，在超固态，空位将成为相干的实体，可以在剩下的固体内不受阻碍地移动，就像超流一样。而玻色爱因斯坦凝聚体是一种出现在超冷温度下的奇异物态，在如此低的温度下原子的量子特性变得极其明显，展现出明显的波动性。
来源：青年创业网，麻省理工科技评论APP，央广网
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